Question

下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個燒杯依次分別盛放109g5.51％的NaOH溶液、足量的CuSO₄溶液和200g10.00％的K₂SO₄溶液．電極均為石墨電極。

接通電源，經過一段時間后，測得丙中K₂SO₄濃度為10.47％，乙中c電極質量增加。據此回答問題：

（1）電極b上發生的電極反應為___________________________________。

（2）電極b上生成的氣體在標狀況下的體積為__________________，此時甲燒杯中NaOH溶液的物質的量濃度為（設溶液的密度為1g/cm³）_______________。

（3）電極c的質量變化是___________g，欲使電解后乙中的電解液恢復到起始狀態，應該向溶液中加入適量的___________（填字母編號）。

A.Cu(OH)₂       B.Cu₂O       C. CuCO₃      D. Cu₂(OH)₂CO₃

（4）其他條件不變，如果把乙裝置改為電解精煉銅，則c電極的材料為___________，d電極的材料為______。

 

Answer 1

【答案】

（1） 4OH^－－ 4e^－＝ 2H₂O + O₂↑（2分）

（2）5.6 L（2分） 1.5mol/L（2分）

(3)32（2分） C（1分）

(4)精銅或純銅（1分） 粗銅（1分）

【解析】

試題分析：（1）根據乙中c電極質量增加可知c電解為陰極，則M電極為電源的負極，N電極為正極，b電極為陽極，發生OH‾失去電子的反應：4OH^－－ 4e^－＝ 2H₂O + O₂↑。

（2）電解后200g10.00％的K₂SO₄溶液濃度變為10.47％，則電解的H₂O的質量為200g -200g×10.00％÷10.47％=9g，電解H₂O時與轉移電子的對應關系為：H₂O~2e‾，則n(e‾)=2×9g÷18g/mol=1mol，根據電極b發生反應：4OH^－－ 4e^－＝ 2H₂O + O₂↑，可求出生成的氣體：V(O₂)=1mol÷4×22.4L/mol=5.6L；甲燒杯中NaOH溶液也電解了9gH₂O，溶液體積為：（109g-9g）÷1000g/L=0.1L，c(NaOH)=109g×5.51%÷40g/mol÷0.1L=1.5mol•L‾¹。

（3）電極c為陰極，發生反應：Cu²⁺+2e‾=Cu，生成的Cu質量為m(Cu)=1mol÷2×64g/mol=32g；電解生成H₂SO₄、O₂、Cu，根據出來什么加什么的原則，加入CuCO₃后可使電解后乙中的電解液恢復到起始狀態。

（4）電解精煉銅，純銅作陰極，電極粗銅作陽極，故c電極的材料為純銅，d電極的材料為粗銅。

考點：本題考查電極方程式的書寫、電解產物的計算、電極材料的選擇、電解質溶液回復加入物質的選擇。